量子點輔助合成MoS2及其性能研究.pdf

1、近期，以石墨烯為代表的二維片層材料受到了科研人員的廣泛關(guān)注。大的表面積，豐富的表面懸掛鍵，片層間弱的相互作用力，可控的能帶結(jié)構(gòu)以及邊緣效應(yīng)等優(yōu)勢是其他材料所不能比擬的，使得二維片層材料在鋰離子電池、超級電容器、太陽能電池以及催化領(lǐng)域有著良好的應(yīng)用潛力。以MoS2為代表的過渡金屬二維片層材料成為了現(xiàn)在的研究熱點。除了前述二維材料的優(yōu)勢外，MoS2也具有較大的帶隙寬度，晶體結(jié)構(gòu)的可調(diào)性，元素價態(tài)的多樣性等特性。目前，合成出超薄、1T相的Mo

2、S2是科研人員的努力方向。主要的合成方法包括機械剝離法、嵌鋰輔助剝離法、化學氣相沉積法(CVD)、液相合成法等。這些方法有的存在反應(yīng)時間長的問題，有的存在操作復(fù)雜、設(shè)備要求高的問題，有的則存在合成出超薄的片層結(jié)構(gòu)的產(chǎn)率低的問題。在現(xiàn)有合成方法的基礎(chǔ)上，我們提出了利用量子點輔助水熱合成MoS2的方案。利用量子點的納米尺度所帶來的表面效應(yīng)，可以成為形核中心，促進MoS2的形核過程，加快反應(yīng)速度。同時量子點在片層表面的吸附可以起到減薄的效果，

3、同時也可以與片層作用，擴大片層間距，以及促進1T相的合成。主要研究內(nèi)容如下：
　　(1)我們提出了一種綠色高效的硅量子點(Si-QDs)的液相化學合成方法，利用水熱過程提供的高溫高壓、密閉的環(huán)境，促進了量子點的合成。同時有機硅烷、抗壞血酸鈉等反應(yīng)物的選擇，使得合成產(chǎn)物綠色無污染，符合現(xiàn)代化學的理念。除了合成過程的簡單易行，我們的產(chǎn)物也具備了熒光量子產(chǎn)率高、穩(wěn)定性好、較單一藍色熒光等優(yōu)點。Si-QDs在熒光標記、離子檢測、液晶顯示等

4、多領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。
　　(2)我們利用水熱法合成高質(zhì)量的熒光出碳量子點(C-QDs)，然后量子點輔助水熱合成出超薄的MoS2。針對2H-MoS2的導(dǎo)電性差的問題，我們利用C-QDs的摻入得到了2H相和1T相共存以及片層間距擴大的MoS2，同時超薄的MoS2的片層可以有利于電化學過程中的電子遷移運動。我們將C-QDs/MoS2應(yīng)用于超級電容器電極材料領(lǐng)域，得到了高達145F/g的質(zhì)量比容量，循環(huán)2000次后容量保持率達到98

5、％的優(yōu)秀性能。同時交流阻抗曲線數(shù)據(jù)證明了我們C-QDs的加入有效的降低了材料的電阻，提高了導(dǎo)電性。
　　(3)我們利用合成出的Si-QDs輔助合成出超薄1T相的MoS2。得到的MoS2納米花球的片層厚度約10nm，同時(002)晶面間距擴大到0.94nm，以及1T相的出現(xiàn)，提高了MoS2的催化性能。我們將Si-QDs/MoS2用于光催化降解甲基橙，得到了0.0774min-1的降解速率。經(jīng)過價帶能隙補償差值(VBO)的計算，發(fā)現(xiàn)其